ET3 RESEAUX: courants forts (CFO) et courants faibles (CFA)

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1 Département Génie Civil Enseignement du S3 ET3 RESEAUX: Présentation et dimensionnement des installations courants forts (CFO) et courants faibles (CFA) 4 séances TD de 2h 1 Devoir Surveillé de 2h

2 INTRODUCTION: OBJECTIFS : Le dimensionnement d une installation électrique est un art difficile dans la mesure où il nécessite de prendre en considération des impératifs techniques, normatifs, économiques, contractuels et stratégiques. Ces derniers sont définis par les 2 principales pièces marché d un projet : Le Cahier des Clauses Techniques Particulières (CCTP) Le Cahier des Clauses Administratives Particulières (CCAP) L étude d une architecture complète présente 5 grandes fonctions élémentaires : la transformation, le transport, la distribution, la conversion et l exploitation. Que ce soit dans le domaine tertiaire ou industriel, l objectif final est de mettre à disposition les fonctionnalités électriques auprès de l exploitant en garantissant la maintenabilité, l évolutivité ainsi que la sécurité des biens et des personnes.

3 INTRODUCTION: OBJECTIFS : De façon systématique, nous distinguerons durant toute les étapes de dimensionnement : Les courants forts (transformateur, onduleur, groupe électrogène, TGBT & TD, Ecl, PC, Force, etc ) Les courants faibles (VDI, contrôle d accès, anti intrusion, SSI, etc...) Cette phase ETUDES aboutira à la production des documents suivants : Bilan de puissance Implantation CFO CFA, synoptique et distribution CFO CFA Fiches techniques Ces derniers seront soumis pour validation auprès du Bureau d Etudes techniques (BET) avant la phase d exécution.

4 INTRODUCTION: OBJECTIFS : Durant la phase de réalisation, l intégrateur de solutions dans le domaine du Génie Electrique devra procéder aux opérations suivantes: 1. Réalisation de la prise de terre 2. Réalisation des incorporations 3. Pose des chemins de câbles 4. Pose des conduits et goulottes 5. Tirage des câbles 6. Installation des postes de livraison et de transformation (cellules MT, transformateur MT/BT) 7. Mise en œuvre des éléments de répartition et de dérivation 8. Installation des tableaux généraux, divisionnaires et terminaux (TGBT, TD) 9. Installations des sources autonomes (onduleurs, groupes) 10. Pose de l appareillage

5 1) Règlementations et normes: 11) 1.1 Organismes de normalisations et normes internationales : Dans le cadre du code du travail, les autorités ministérielles définissent les lignes de conduite à respecter afin de garantir l hygiène et la sécurité des travailleurs et rédigent les décrets, les arrêtés et les lois votées par l Assemblée nationale. Leur mise en application est garantie par un ensemble de règles et prescriptions définies par les organismes de normalisations : ORGANISME DENOMINATION NORMES AFNOR Association Française de Normalisation Normes NF C UTE Union Technique de l Electricité Normes UTE C CEI Commission Electrotechnique Internationale Normes CEI CENELEC Comité Européen de Normalisation Electrotechnique Normes EN Les recommandations CEI ont pour objectif d harmoniser sur le plan international les normes dans les pays concernés. Ces mesures sont établies par un comité d experts dans les domaines de la médecine et de l ingénierie.

6 1) Règlementations et normes: 11) 1.1 Organismes de normalisations et normes internationales : A titre d exemple, ci dessous quelques normes CEI et leurs domaines de spécification: NORMES CEI CEI CEI DESIGNATION Installations électriques Basse Tension Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP) Appareillages Basse Tension Règles générales CEI Appareillages BasseTension Disjoncteurs CEI CEI CEI CEI CEI Appareillages Basse Tension Interrupteurs, sectionneurs Compatibilité électromagnétique (CEM) Protection contre les chocs électriques Parafoudres Basse Tension Condensateurs de puissance Batterie de compensation de facteur de puissance BT

7 1) Règlementations et normes: 12) 1.2 Décret et normes en France: Le décret du 14 Novembre 1988 relatif à la protection des travailleurs est applicable à tout établissement industriel, commercial ou administratif, qu il soit public ou privé, mettant en œuvre des courants électriques. Décret du 14 Novembre 1988 UTE NORMES NF C NF C DESIGNATION Installation électrique BT et guide technique Installations de branchement de 1 ère catégorie comprises entre le réseau de distribution publique et l origine i des installations i intérieures Matériel BT Personnes NF C Installation électrique Haute Tension NF C Postes simplifiés préfabriqués sous enveloppe Poste de livraison HTA/BT raccordé à un NF C NF C UTE C réseau de distribution de 2 ème catégorie

8 1) Règlementations et normes: 12) 1.2 Décret et normes en France: A travers la NF C et la NF C13 200, les niveaux de tension sont définis comme suit: TENSION ALTERNATIVE DOMAINE DE TENSION APPELLATION COURANTE VALEUR USUELLE EN FRANCE 50V TBT V 500V 1000V BTA BTB BT (Basse Tension) V 1 U 50kV HTA MT (Moyenne Tension) 5,5 6, kV U 50kV HTB HT (Haute Tension) THT (Très Haute Tension) kV kV

9 2) Bilan de puissance: Introduction: Dans la conception d une installation, il est nécessaire de connaitre la puissance maximale que le concessionnaire ERDF devra fournir. Baser ce calcul sur la simple somme arithmétique des récepteurs installés conduirait à une surévaluation des coûts d exploitation. Pour l optimiser, nous allons définir des grandeurs prenant en compte : La diversité d utilisation des récepteurs installés Le niveau d utilisation réel des récepteurs installés Leniveau d utilisation prévisionnel des récepteurs installés Les valeurs à suivre seront basées sur l expérience et sur des enregistrements réalisés sur des installations existantes. En plus de fournir une base de données pour le calcul de l installation de chaque circuit, la méthodologie proposée permet, à partir de ces calculs de base, de fournir une valeur globale pour la puissance d utilisation de l installation, sur laquelle peut être spécifié le système de distribution en énergie (réseaux de distribution, transformateur MT/BT, groupe électrogène).

10 2) Bilan de puissance: 21) 2.1 Puissance installée: La puissance installée P inst est égale à la somme des puissances nominales P nom des récepteurs de l installation. P inst = P nom (Récepteur) La valeur de la puissance nominale d un récepteur est donnée par sa documentation technique. En pratique, la puissance nominale d un récepteur n est pas toujours égale à la puissance consommée par ce dernier: Pour un moteur, la puissance nominale correspond à la puissance de sortie sur son arbre. La puissance d entrée consommée est évidemment plus importante. Pour une lampe à décharge ou une lampe fluorescente, qui possède un ballast stabilisateur, la puissance nominale indiquée sur la lampe (correspondant à la consommation par la lampe seule) est inférieure à la puissance consommée par la lampe et son ballast.

11 2) Bilan de puissance: 22) 2.2 Puissance absorbée: La puissance absorbée P abs d un récepteur est donnée par la puissance nominale P nom, le rendement unitaire ρ et le facteur de puissance cosϕ. P abs = P nom(récepteur) ρ. cos(ϕ) La puissance absorbée est souvent supposée être la somme arithmétique des puissances apparentes de chaque récepteur (cette sommation est exacte si toutes les charges ont le même facteur de puissance) pour des raisons de confort de calcul. Par conséquent, la valeur de la puissance apparente est supérieure à la valeur de la puissance absorbée, la différence représente une marge d erreur acceptable lors de la phase de conception.

12 2) Bilan de puissance: 2.3) Puissanced utilisation et puissancefoisonnée: La puissance d utilisation P u est égale à la somme des puissances absorbées et valorisées par le facteur suivant: P u = K u. P abs K u, facteur d utilisation maximum: Il traduit le fait que le régime de fonctionnement d un récepteur peut être inférieur à la puissance nominale. Il s applique individuellement à chaque récepteur (circuits terminaux). Utilisation K U Force motrice 0,75 à 1 Eclairage 1 Chauffage 1 Ventilation 1 PC 1

13 2) Bilan de puissance: 2.3) Puissanced utilisation et puissancefoisonnée: La puissance foisonnée P F d une distribution est égale à la somme des puissances absorbées et valorisées par le facteur suivant: K s, facteur de simultanéité: P F = K S. P u = K S. K u. P abs Il traduit le fait qu un ensemble de récepteurs ne soit pas utilisé en même temps. Il s applique à chaque regroupement de récepteurs (distributions ou tableaux divisionnaires). Nombre de circuits K S Utilisation K S 2à 3 0,9 4à 5 0,8 6à 9 0,7 Eclairage 1 Chauffage 1 Prise de Courant 0,1 à 0,2 (*) ,6 Ascenseur 1

14 2) Bilan de puissance: 24) 2.4 Courant d emploi défini par la NF C : 100 La NF C nous donne la valeur du courant d emploi I B circulant dans les conducteurs de phase et définie par : I B = P nom. a. b. c. d. e Le facteur a: 1 Il tient compte du facteur de puissance et du rendement: a = ρ. cos(ϕ) Pour l éclairage et les moteurs voir le guide UTE C Pour le chauffage (par résistance) éi : a = 1 Pour les autres récepteurs : a est à déterminer suivant les indications des constructeur Le facteur b, facteur d'utilisation des appareils: Dans une installation industrielle, le facteur b peut varier entre 0,3 et 0,9. En l'absence d'indications plus précises, un facteur d'utilisation de 0,75 peut généralement être adopté pour les appareils à moteur. Pour les appareils d'éclairage et de chauffage, le facteur d'utilisation est toujours égal à 1.

15 2) Bilan de puissance: 24) 2.4 Courant d emploi défini par la NF C : 100 Le facteur c: facteur de simultanéité: La détermination des facteurs de simultanéité c nécessite la connaissance détaillée de l'installation considérée et l'expérience des conditions d'exploitation, notamment pour les moteurs et les prises de courant. Il n'est pratiquement pas possible de spécifier des valeurs du facteur c pour chaque type d'installation, mais, en l'absence d'indications plus précises, éi la valeur du facteur desimultanéité é peut être prise dans le tableau suivant : UTILISATION FACTEUR DE SIMULTANEITE Eclairage 1 Chauffage 1 Prise de Courant 0,1 à 0,2 (*) Ascenseur 1 * Dans certaine installations industrielles, on prendra pour les Prises de Courants: c(pc) = 0,1 + n étant le nombre de prises de courant du circuit considéré. 0,9 n

16 2) Bilan de puissance: 24) 2.4 Courant d emploi défini par la NF C : 100 Le facteur d : Il tient compte des prévisions d'extension. dextension. La valeur du facteur d doit être estimée suivant les conditions prévisibles d'évolution de l'installation ; il est au moins égal à 1 et pour les installations industrielles, une valeur d'au moins 1,2 est recommandée. Le facteur e : facteur de conversion des puissances en intensités: Le facteur e, exprimée en kw ou en kva, en intensité exprimée en ampères peut être pris égal à : en monophasé 127 V, e = 8 en monophasé 230 V, e = 4,35 en triphasé 230 V, e = 2,5 en triphasé 400 V, e = 1,4

17 2) Bilan de puissance: 25) 2.5 Méthodologie: Le calcul du bilan de puissance d une installation commence par la phase d implantation des récepteurs permettant ainsi d en optimiser leur nombre afin de réduire les coûts. On prendra soin de séparer le bilan de puissance en postes comme suit : Prises de courant: Elles seront regroupées par niveau de puissance et par type. Alimentations Force: Les alimentations force seront regroupées par type d utilisation. Eclairage: Un calcul l d éclairement par type de luminaire devra être effectué, afin de vérifier la corrélation entre le nombre d appareils définis et le niveau d éclairement requis au CCTP. Ils seront regroupés par niveau de puissance.

18 2) Bilan de puissance: 25) 2.5 Méthodologie: Calcul d éclairement 2D d un espace de travail réalisé à partir du logiciel DIALUX:

19 2) Bilan de puissance: 25) 2.5 Méthodologie: Rendu 3D du même espace de travail réalisé à partir du logiciel DIALUX:

20 2) Bilan de puissance: 25) 2.5 Méthodologie: Le facteur d utilisation et de simultanéité: Lesdifférents facteurs seront appliqués par poste en fonction de l utilisation en respectant la norme NF C Le facteur de puissance et la réserve de puissance: Ils seront appliqués sur l ensemble des puissances ainsi obtenues et seront conformes aux valeurs données par le CCTP. L intégration i de ces 2 derniers paramètres permettra de définir i la valeur du disjoncteur de tête ainsi ique la tarification i de l installation.

21 2) Bilan de puissance: 25) 2.5 Méthodologie: 1. Renseigner pour chaque poste (Ecl, PC, Force, CVC, autres) les différents types d appareillages du projet. 2. Renseigner les quantités et les puissances unitaires de chaque appareillage. 3. Calculer la puissance totale de chaque appareillage. 4. Renseigner les coefficients normés pour chaque appareillage. 5. Calculer la puissance totale foisonnée de chaqueappareillage. appareillage. 6. Déterminer le niveau de réserve de puissance de l installation. 7. Calculer la somme totale de l installation en kw. 8. Convertir la puissance totale de l installation en kva à partir du facteur de puissance. 9. En déduire le niveau de tarification à souscrire.

22 3) Tarification: Introduction: L interconnexion entre les installations privées et le réseau de distribution basse tension, généralement appelé branchement, fait l objet d une norme spécifique: la NF C Cette norme traite de la conception et de la réalisation des installations de branchement à basse tension comprise entre le point de raccordement (PDR) au réseau et le point de livraison (PDL) aux utilisateurs. Elle s applique aux branchement individuels et aux branchements collectifs. Elle permet de concevoir des installations de branchement jusqu à 400A, en assurant à tout moment la sécurité des biens et des personnes. A partir du transformateur HTA/BT la distribution publique est limitée en puissance à 250kVA et le neutre du transformateur est relié à la terre suivant le schéma TT ou TN S. Le réseau distribue les tensions 230/410 volts avec des tolérances allant de 10% à +6%.

23 3) Tarification: Introduction: La NF C constitue le lien entre: les dispositions applicables en amont du point de raccordement (NF C ) les dispositions applicables en aval du point de livraison (NF C ) Réseau Fournisseur d énergie Utilisateur PDR Coupe circuit PDL NF C NF C NF C

24 3) Tarification: 3.1) 1)Branchement à puissance limité 36kVA (tarifbleu) bleu): C est un branchement pouvant être monophasé ou triphasé. La puissance appelée au point de livraison est limitée par un dispositif approprié (Appareil Général de Commandeet deprotection) à la puissance souscrite par l utilisateur. L AGCP assure de façon coordonnée: le sectionnement et la commande la protection contre les surintensités la coupure d urgence la protection contre les contacts indirects la limitation de puissance L utilisateur a la possibilité de choisir parmi plusieurs options et niveaux de puissance. 2 types de branchement sont définis selon l emplacement du PDL: type 1: lorsque le PDL se situe dans les locaux de l utilisateur type 2: lorsque le PDL se situe en limite de propriété à proximité du coupe circuit individuel

25 3) Tarification: 32)Branchement 3.2) à puissance surveillée de 36 à 250kVA (tarif jaune): C est un branchementtriphasé. L utilisateur ala possibilité de choisir parmi plusieurs optionset niveaux de puissance. Le Gestionnaire du Réseau de Distribution enregistre, à partir d un appareil de mesure, la puissance appelée au point de livraison. Le dépassement de la puissance souscrite est alors possible. Le dispositif permettant la gestion de ce branchement comprend: le Coffret tde couplage assurant: le comptage de la puissance délivrée le sectionnement de l installation à partir d un interrupteur à coupure visible l AGCP assurant: le sectionnement et la commande la protection contre les surintensités la coupure d urgence la protection contre les contacts indirects (par adjonction d un dispositif différentiel) la limitation de puissance (par adjonction d un déclencheur) [ne constitue pas la vocation première]

26 3) Tarification: 3.3) 3)Branchement à puissance surveillée > 250kVA (tarif vert): C est un branchement triphasé. L utilisateur a la possibilité de choisir parmi plusieurs options et niveaux de puissance. Dans ce cas, l installation se voit dotée d un poste de livraison MT. Avant toute réalisation, l accord officiel du distributeur d énergie concernant les éléments constitutifs du poste et ses méthodes d installation doit être obtenu. Après les essais et le contrôle de l installation par un organisme agréé, la délivrance d un certificat de conformité permetla mise sous tension du poste. En fonction de l architecture du réseau MT, plusieurs solutions de raccordement pourront être adoptées. Conformément à la NF C , le poste sera équipé : D un transformateur MT/BT Des organes de protection Des organes de coupure et de verrouillage Des organes d asservissement

27 3) Tarification: 3.3.1) 31)Tarif vert Raccordement au réseau de distribution publique: L alimentation du poste de livraison, depuis le réseau de distribution publique MT peut se faire de plusieurs façons : Raccordement sur un réseau radial MT (simple dérivation). Le poste est alimenté par une dérivation du réseau. Raccordement sur une boucle MT (coupure d artère). L alimentation du poste est insérée en série sur la ligne du réseau de distribution moyenne tension en boucle et permet le passage du courant de la ligne via un jeu de barres. Ce schéma permet à l utilisateur de bénéficier d une alimentation fiable à partir de 2 départs MT, ce qui limite les temps d interruption en cas de défaut ou de travaux sur le réseau du distributeur. Raccordement sur 2 câbles MT en parallèle (double dérivation). Lorsqu il est possible de disposer de 2 câbles souterrains en parallèle pour alimenter le poste, on utilise un tableau MT similaire à celui du poste en coupure d artère. La principale p différence avec le poste en coupure d artère est que les 2 interrupteurs sectionneurs sont inter verrouillés de façon à ce qu un seul d entre eux puisse être fermés à la fois.

28 3) Tarification: 3.3.1) 31)Tarif vert Raccordement au réseau de distribution publique: Représentation des principaux types de raccordement: A: simple dérivation B: coupure d artère C: double dérivation

29 3) Tarification: 3.3.2) 32)Tarif vert Le poste de livraison à comptage BT: La norme NF C définit le poste HTA à comptage BT par : Une tension de 1 à 33kV (valeur usuelle 20kV). Un seul transformateur. Un courant secondaire au plus égal à 2000A soit une puissance maximale P 1250kVA sous 20kV. Un comptage BT fournit par le distributeur d énergie. Le raccordement au réseau MT se fera soit par 2 interrupteurs (cellule IM) dans le cas d un réseau en boucle, soit par 2 interrupteurs verrouillés (cellule DDM) dans le cas d un dun réseau en double dérivation. Une protection transformateur par combiné interrupteur fusible (cellule QM).

30 3) Tarification: 3.3.3) 33)Tarif vert Le poste de livraison à comptage MT: La norme NF C définit le poste HTA à comptage HTA par : Une tension de 1 à 33kV (valeur usuelle 20kV). Soit par un transformateur avec courant secondaire > 2000A, soit une puissance maximale P 1250kVA sous 20kV, soit plusieurs transformateurs. Un comptage MT (cellule CM et DM). Le raccordement au réseau MT se fera soit par 2 interrupteurs (cellule IM) dans le cas d un réseau en boucle, soit par 2 interrupteurs verrouillés (cellule DDM) dans le cas d un dun réseau en double dérivation. Une ou plusieurs protections transformateur par combiné interrupteur fusible (cellule QM).

31 3) Tarification: 3.3.4) 3 Tarif vert Choix du transformateurmt / BT: Un transformateur est défini par: ses caractéristiques électriques. sa technologie. ses conditions d utilisation. Connaissant la puissance d installation, un dimensionnement approprié du transformateur peut être déterminé en tenant compte des possibilités d amélioration du facteur de puissance, des extensions prévisibles de l installation, des contraintes d installation, des puissances nominales existantes. Les caractéristiques électriques d un transformateur sont définis par: S n en kva Rapport de transformation m Isolement des enroulements Tension primaire tension secondaire Rendement η Pertes joule et pertes fer (hystérésis et courants de Foucault) Couplage des enroulements Pertes mécaniques

32 3) Tarification: 3.3.4) 3 Tarif vert Choix du transformateurmt / BT: Il est possible de choisir entre 2 technologies : Le transformateur immergé dans l huile minérale. Le diélectrique liquide est inflammable et impose l utilisation d un dispositif de Détection de Gaz, de Pression et de Température (DGPT). Le transformateur sec enrobé. L isolation des enroulements est réalisée par de la résine. La surveillance de la température des enroulements est réalisée par une sonde thermique.

33 4) Distribution Basse Tension: 4.1) 1)Lestableaux dedistribution: Un tableau de distribution est le point d entrée de l énergie électrique pour l installation BT. Le circuit d arrivée se divise en plusieurs circuits, chacun de ces circuits est commandé et protégé par l appareillage installé dans le tableau. L enveloppe du tableau de distribution assure une double protection : La protection de l appareillage contre les chocs mécaniques, les vibrations et les autres influences externes (poussières, interférences électromagnétiques, etc.). Laprotection des personnes contre les risques de contactsdirects et de contactsindirects. La norme CEI donne les prescriptions à suivre afin d améliorer la sûreté de fonctionnement des tableaux en définissant : Les unités fonctionnelles. Lesformes de séparation des unités fonctionnelles en accord avec les besoins utilisateur. Les essais de type.

34 4) Distribution Basse Tension: 4.1) 1)Lestableaux dedistribution: La séparation des unités fonctionnelles à l intérieur de l ensemble permet d accéder à une unité fonctionnelles sans risque pour les personnes et pour les unités voisines. On distingue 4 formes : Forme 1: aucune séparation. Forme 2: séparation des jeux de barres des unités fonctionnelles. Forme 3: séparation des jeux de barres des unités fonctionnelles et des unités fonctionnelles entre elles. Forme 4: séparation des jeux de barres des unités fonctionnelles et séparation de toutes les unités fonctionnelles entre elles y compris leurs bornes de sortie.

35 4) Distribution Basse Tension: 4.1) 1)Lestableaux dedistribution distribution: 3 technologies de bases sont utilisées pour réaliser les unités fonctionnelles : Les unités fonctionnelles fixes: aucune intervention de maintenance n est possible sans procéder au préalable à la mise hors tension du tableau. Les unités fonctionnelles déconnectables: montée sur une platine amovible et équipée d un dundispositifdispositif de sectionnement amont/aval. L unité complète peut être retirée sans procéder à la coupure du tableau. Les unités fonctionnelles débrochables en tiroir: le sectionnement électrique et mécanique, en amont et en aval de la fonction est assuré par le débrochage complet en tiroir permettant un remplacement rapide sans mise hors tension au préalable du tableau.

36 4) Distribution Basse Tension: 4.1) 1)Lestableaux dedistribution: L implantation des matériels à l intérieur du tableau nécessite une étude minutieuse prenant en compte l encombrement de chaque matériel, les raccordements à réaliser et les distances de sécurité à respecter éviter les dysfonctionnements. L existence de différents types de tableaux se différencient par le type d application et par leur principe de réalisation. On distingue : Le Tableau Général Basse Tension (TGBT) LesArmoires ou Tableaux Divisionnaires (AD ou TD) Les coffrets terminaux

37 5) Chemins de câbles et conduits: 5.1) 1)Distribution des chemins decâbles câbles: Les chemins de câbles sont employés pour le supportage, la distribution et la protection mécanique des câbles. Leur mise en œuvre est dépendante des normes suivantes: NORMES CEI NF C UTE C UTE C UTE C DESIGNATION Systèmes de chemins de câbles et systèmes d échelle à câbles pour installations électriques. Installations électriques Basse Tension. Installations électriques BT Mise en œuvre et cohabitation des réseaux de puissance et des réseaux de communication i dans les installations i des locaux d habitation i du tertiaire i et analogue. Installations électriques BT Canalisations, mode de pose, connexion. Installations électriques BT Choix des matériels en fonction des influences externes. En fonction des contraintes environnementales (et des exigences du client), l installateur portera une attention particulière lè sur la compositionchimique des chemins de câbles à employer: acier Galvanisé à Chaud avant ou après fabrication, acier inoxydable ou PVC.

38 5) Chemins de câbles et conduits: 5.1) 1)Distribution des chemins decâbles câbles: 2 types de chemins de câbles: dalle perforée: bonne résistance mécanique utilisée pour la distribution principale (câbles grosse section) bonne immunité aux perturbations électromagnétiques Cablofil: bon contrôle visuel des câbles Utilisé pour la Fibre Optique et les câbles CFA Bonne immunité aux perturbations électromagnétiques On recommande pour les chemins de câbles de nature différente (CFO ou CFA) une distance de séparation > 30cm. Dans le cas de croisements de chemins de câbles de nature différentes, ces derniers devront s effectuer à angle droit. Attention: on recommande de laisser 20 à 30% de réserve pour les futures extensions.

39 5) Chemins de câbles et conduits: 5.1) 1)Distribution des chemins decâbles câbles: Cas pratique d une circulation d un bâtiment tertiaire comprenant une distribution: Courants Forts (CFO) en rouge Dalle perforée largeur 300mm Courants Faibles (CFA) en bleu Dll Dalle perforée largeur 300mm > 30cm Fibres Optiques (FO) en vert Cablofil largeur 250mm

40 5) Chemins de câbles et conduits: 52)Distribution 5.2) des conduits: LesnormesNFC et EN donnent les règles d emploi des conduits destinés au supportage, à la distribution et à la protection mécanique des câbles et conducteurs. Codification des conduits: L1 L2 L2b L3 C1 C2 C3 C4 Quelques exemples: Désignation normalisée Désignation usuelle Utilisation Isolant Rigide Lisse IRL 3321 En apparent Isolant Cintrable Transversalement élastique Lisse ICTL 3421 En encastré dans cloisons béton Isolant Cintrable Annelé ICA 3321 En encastré dans cloisons creuses Isolant Cintrable Transversalement élastique Annelé ICTA 3422 Enencastré dans cloisons béton

41 5) chemins de câbles et conduits: 52)Distribution 5.2) des conduits: Codification des conduits: L1 L2 L2b L3 C1 C2 C3 C4 L1 Prop. élec L2 R flexion L3 Surface C1 R écrasement C2 Rchocs C3 T mini C4 T maxi Isolant Rigideid Lisse 1: 125N très léger 1: 0,5J très léger 1: +5 C 1: +60 C Composite Cintrable Annelé 2: 320N léger 2: 1J léger 2: 5 C 2: +90 C Métallique Transv. élastique 3: 750N moyen 3: 2J moyen 3: 15 C C 3: +105 C Souple 4: 1250N élevé 4: 6J élevé 4: 25 C 4: +120 C 5: 4000N très élevé 5: 20J très élevé 5: 45 C 5: +150 C 6: +250 C 7: +400 C L encombrement des conducteurs et câbles ne doit pas dépasser le 1/3 de la section interne du conduit.

42 5) Chemins de câbles et conduits: 53)Exemple 5.3) Exemple: Exemple:

43 5) Chemins de câbles et conduits: 5.4) 4)Distribution des goulottes: Les systèmes de goulottes sont définis par les normes NF C et NF C Ils permettent la distribution des câbles et la fixation des appareillages. Les goulottes sont particulièrement bien adaptées pour les espaces detravail. Les goulottes bénéficient d une séparation entre les courants forts et les courants faibles. Leur installation est rapide et esthétique sagissant d un montage en apparent sur tout type de paroi (béton, plaque de plâtre, placostil, etc ). Les systèmes de goulotte rendent les espaces de travail très modulaires et permettent une reconfiguration rapide des postes.

44 Définition: ET3 RESEAUX 6) Câbles et conducteurs isolés: 61)Présentation 6.1) Présentation: Conducteur isolé: Câble: une âme conductrice une enveloppe isolante ses écrans éventuels des conducteurs isolés une protection d assemblage un ou plusieurs revêtements ou gaines de protection éventuels Chaque conducteur isolé est repéré par un code de couleur: La Phase Le Neutre La Terre Les organismes de normalisation CENELEC et UTE définissent les normes à appliquer pour chaque type de câble: Câble U1000R2V définit par la NF C (dénomination UTE) Câble H07 RNF définit par la NF C (dénomination CENELEC) Etc

45 6) Câbles et conducteurs isolés: 61)Présentation 6.1) Présentation: Un câble se caractérise par les propriétés suivantes: Tension nominale Revêtement de protection Nature et souplesse de l âme Nature de l enveloppe isolante Forme du câble Nombre de conducteurs isolés Nature des gaines Section des conducteurs isolés ou du câble Exemple: câble U 1000 R2V 1.âmeenCunumassif 2. ruban séparateur 3. enveloppe isolante (Polyéthylène Réticulé) 4. gaine de bourrage 5.gaine deprotection ti

46 6) Câbles et conducteurs isolés: 6.2) 2)Dénomination des câbles UTE: Normalisation Tension nominale Nature et souplesse de l âme Nature de l enveloppe isolante et ou des gaines Gaine de bourrage sur assemblage U: normalisé Volts S (après la tension câble souple) Pas d indication: âme rigide en Cu A : aluminium B: caoutchouc butyle vulcanisé K: caoutchouc silicone G: matière élastique formant gaine de bourrage C: caoutchouc vulcanisé N: polychloroprène 1: gaine d assemblage et 0: aucun bourrage de protection formant bourrage E: polyéthylène J: papier imprégné R: polyéthylène V: polychlorure de réticulé vinyle 2 ou 3: avant le symbole d une gaine ou d une enveloppe: épaisse ou très épaisse Revêtement de protection P: plomb F: feuillard ou fils d acier Z: zinc ou autre métal Forme du câble Pas d indication: forme ronde M: câble méplat

47 6) Câbles et conducteurs isolés: 6.3) 3)Chutedetension tension dansuncâble câble: L impédance d une canalisation est faible mais non nulle : lorsqu elle est traversée par le courant d emploi, il y a chute de tension entre son origine et son extrémité. Or le bon fonctionnement d un récepteur est conditionné par la tension à ses bornes. Il est donc nécessaire de limiter les chutes de tension en ligne par un dimensionnement correct des canalisations d alimentation. i La limitei maximale de lachute detension varie d un pays à l autre. Les valeurs typiques des installations i BT sont données par le tableau suivant (NFC ) : Type d installation Eclairage Autres usages Alimentation depuis le réseau BT de distribution publique 3% 5% Alimentation par un poste privé MT/BT 6% 8% Lorsque la chute de tension est supérieure aux valeurs du tableau ci dessus dessus, il est nécessaire d augmenter la section de certains circuits afin de revenir dans les domaines de tolérance.

48 6) Câbles et conducteurs isolés: 6.3) 3)Chutedetension tension dansuncâble câble: Les formules permettant de calculer la chute de tension dans un circuit sont données par : Circuitit Chute de tension (V) Monophasé Triphasé I B le courant d emploi en Ampère ΔU = 2. I B. (R cosϕ +X sinϕ). L ΔU = 3 1/2. I B. (R cosϕ ϕ +X sinϕ). L R la résistance linéique en Ω/km L la longueur du câble en km X la réactance linéique en Ω/km Résistance d un conducteur: R C = ρ. L S R C la résistance du conducteur en Ω à 20 C ρ la résistivité du métal en Ω mm 2 /m L la longueur du conducteur en m S la section du conducteur en mm 2 22,5 Ω.mm 2 / Km Résistance du Cuivre: R = Résistance del Aluminium: R = S 36 Ω.mm 2 / Km S

49 6) Câbles et conducteurs isolés: 6.3) 3)Calcul dela section d uncâble câble: La section S d un câble est obtenue à partir des abaques constructeur donnant S(I Z ), I Z étant l intensité fictive déterminé par la formule suivante: I Z = I Z K 1. K 2. K 3 I Z la valeur normalisé du courant nominal I N que le conducteur peut véhiculer K 1 le facteur de correction permettant de tenir compte de l influence du mode de pose du conducteur K 2 le facteur de correction permettant de tenir compte de l influence linfluencemutuelle des circuits placés côte à côte K 3 le facteur de correction permettant de tenir compte de l influence de la température ambiante

50 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 71)Introduction 7.1) Introduction: Les principales fonctions des appareillages électriques BT et définies par la NF C sont les suivantes: la protection électrique contre les courants de surcharge les courants de court circuit les défauts d isolement le sectionnement à coupure pleinement apparente à coupure visible la commande la coupure d urgence la coupure pour entretien mécanique la commande fonctionnelle

51 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Le disjoncteur magnéto thermique est le seul dispositif capable de remplir simultanément toutes les fonctions d un appareillage électrique BT. Il assure également un grand nombre d autres fonctions au moyen d équipements auxiliaires (la signalisation, la mesure, etc ). Un disjoncteur est un appareil mécanique de connexion capable d établir, de supporter et d interrompre un courant dans un circuit i électrique. Les disjoncteurs doivent satisfaire à la règlementation suivante: CEI pour les disjoncteurs domestiques CEI pour les disjoncteurs industriels Un disjoncteur protège l installation contre: les surcharges (action du déclencheur thermique [A]) les surintensités (action du déclencheur magnétique [B]) A B ou

52 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Constitution d un disjoncteur ( dossier d étude: le disjoncteur div. HAGER ) pièces d enveloppes: 7 coquille (1) couvercle 1 pièces spécifiques: Chambre de coupure (2) 2 Tôle d arc (3) Vis de réglage (4) 3 sous ensemble serrure (5) 5 Ensembles variables: 4 Sous ensemble thermique (6) Sous ensemble magnétique (7) 6

53 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Fonctionnement du déclencheur thermique ( dossier d étude: le disjoncteur div. HAGER ) En condition de surcharge, l échauffement significatif fonction de l intensité lintensitéprovoque le déclenchement grâce à un élément thermo mécanique: le bilame. La dilatation du bilame provoque: 9 La descente de l entraineur (3) Larotation du déclencheur (4) 6 La libération de la biellette de son en coche (5) 8 La descente du ressort de contact (6) 5 La rotation du sous ensemble serrure (7) 7 L ouverture des contacts (8) 2 Le déplacement de la manette (9) 1 3 4

54 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Fonctionnement du déclencheur magnétique ( dossier d étude: le disjoncteur div. HAGER ) En condition de court circuit, circuit, à partir d une certaine intensité, le déclenchement est assuré quasi instantanément par un circuit magnétique qui actionne un noyau. Lechampmagnétiquerésultantducourt circuit provoque: L attraction du noyau mobile (11) vers le noyau fixe (12) 13 Lacompression du ressort calibré (13) 10 Le déplacement du percuteur (14) La rotation du déclencheur (4)

55 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Caractéristiques fondamentales: Tension d emploi U e c est la tension pour laquelle le disjoncteur a été conçu pour fonctionner dans des conditions normales de performances. Courant assigné I n C est la valeur maximale de courant qu un disjoncteur équipé d un déclencheur de protection contre les surintensités peut conduire indéfiniment pour une T spécifié, sans échauffement excessif des parties conductrices. Courant de réglage des déclencheurs I r ou I rth correspond au seuil de réglage de la protection long retard (thermique). I m ou I sd correspond au seuil de réglage de la protection court retard (magnétique). Pouvoir de coupure assigné en court circuitcircuit I cu Valeur du courant de défaut maximal que le disjoncteur est capable de couper sans être endommagé.

56 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Courbe t(i) type d un disjoncteur électronique: Courbe t(i) type d un disjoncteur magnéto thermique: t(s) () t(s) () I(A) I r I sd I i I cu I r I m I cu I(A)

57 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Choix d un disjoncteur en fonction de sa courbe de déclenchement court retard (magnétique) Type Déclencheur Applications Disj. domestique Disj. industriel Seuil bas Sources à faible puissance Type B de court circuitcircuit Grandes longueurs de câbles 3.I n I m 5.I n 3,2.I n I m 4,8.I n Seuil standard Type C Protection des circuits : cas général 5.I n I m 10.I n 7.I n I m 10.I n Seuil haut Type D Protection des circuits en présence de fort courant d appel 10.I n I m 14.I n 10.I n I m 14.I n

58 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Sélectivité ampèremétrique entre disjoncteurs: Dans une installation électrique, la continuité de service est un impératif (ex:chaine de production, milieu hospitalier, etc ). Un défaut survenant en un point quelconque du réseau, doit être éliminé par l appareil de protection situé immédiatement en amont de celui ci et lui seul. La sélectivité est totale, si et seulement si seul le disjoncteur D2 déclenche: I cc (D2) < I sd (D1) cc sd D 1 t I r (D1) / I r (D2) > 2 I sd (D1) / I sd (D2) > 2 I s I cc(2) I cc(1) t La sélectivité est partielle, si et seulement si seul le D 2 disjoncteur D2 déclenche jusqu au courant de courtcircuit présumé I s <I cc( (D2). Au delà de cette valeur, D1 et D2 fonctionnent simultanément. I s I I

59 7) Fonctions de base des appareillages électriques BT: 7.2) 2)Le disjoncteur magnéto thermique: thermique Sélectivité chronométrique entre disjoncteurs: Cette technique repose sur le décalage temporel des courbes de déclenchement : Le décalage Δt doit être suffisant pour assurer la sélectivité entre disjoncteurs lorsqu un courant de courtcircuit I s apparait. Cette technique doit être associée avec le principe de sélectivité totale: I cc (D2) < I i (D1) I r (D1) / I r (D2) > 2 I sd (D1) / I sd (D2) > 2 D 1 t D 2 Δt I sd(2) I s I i(1) I

60 Définition: ET3 RESEAUX 8) Protection contre les chocs électriques: 8.1) 1)Protection contre les chocs directs: Ils désignent l ensemble des contacts avec les parties nues actives (conducteurs, jeu de barres, etc ) habituellement sous tension. Conformément à la norme CEI , ces parties ne doivent pas être accessibles quelques soient les conditions. Dispositifs de protection contre les contacts directs: Isolation des parties nues actives par gainage (conducteurs isolés) Mise hors de portée des parties nues actives au moyen d enveloppe de protection (tableauxdivisionnaires) Mise en œuvre de dispositifs différentiels à courant résiduel à haute sensibilité (DDR HS): Dispositif basé sur la création d un courant résiduel lorsqu un courant de défaut I D apparait et permettant le déclenchement du disjoncteur qui lui est associé. + En fonction du courant de défaut, plusieurs types de DDR sont à disposition: AC (standard), A, A si, B. DJ DDR HS

61 Définition: ET3 RESEAUX 8) Protection contre les chocs électriques: 8.2) 2)Protection contre les chocs indirects: Ils désignent l ensemble des contacts avec les masses de l installation accidentellement mises sous tension par défaillance d isolation de l appareillage et rendant ainsi possible l accès à une tension potentiellement dangereuse pour l utilisateur. Dispositifs de protection contre les contacts indirects: Cette mesure de protection repose sur 2 principes : mise à la terre de toutes les masses des matériels électriques de l installation et constitution de la liaison équipotentielle principale. mise hors tension automatique de la partie de l installation ou se produit un défaut d isolement. Afin de répondre à ces 2 exigences, la NF C et la CEI ont définit: une tension limite de contact U L limité à 50V utilisation de matériels électrique classe II des Schémas des Liaisons à la Terre (SLT) des temps de coupures maximaux

62 Les liaisons à la terre: 8) Protection contre les chocs électriques: 83)Les 8.3) Schémas de Liaisons à la Terre: Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs d un bâtiment et des masses des appareils électriques contribue à éviter l apparition de toute tension dangereuse entre les parties simultanément accessibles. 1. Chemin de câbles 2. Tableau électrique 3. Chauffage 1 3, 4, Eau 2 5. Gaz 7 6. Ferraillage 7. Barrette de coupure 8 8. Fond de fouille (S > 25mm 2 )

63 Définitions: ET3 RESEAUX 8) Protection contre les chocs électriques: 83)Les 8.3) Schémas de Liaisons à la Terre: Les schémas de liaisons à la Terre ou régime de neutre caractérisent le mode raccordement à la terre du neutre du secondaire du transformateur MT/BT et les moyens de mise à la terre des masses de l installation en fonction desquels sont mises en œuvre les mesures de protection des personnes contre les contacts indirects. Schéma TT : un point de l alimentation est relié directement à la terre. Les masses de l installation sont reliées à une prise de terre électriquement distincte de la prise de terre du neutre. Schéma TN : un point de l installation, en général le neutre, est relié directement à la terre. Les masses de l installation sont reliées à ce point par le conducteur de protection. On distingue le schéma TNC du schéma TNS. Schéma IT : une impédance Z s est intercalée entre le point neutre du transformateur et la terre. Les masses de l installation sont reliées à la prise de terre.

64 8) Protection contre les chocs électriques: 8.3.1) 1)LeSchéma TT: Principes: L impédance de la boucle de défaut est trop faible pour solliciter les protections de surintensités dans le temps imparti. coupure automatique obtenue par DDR HS: I Δn 50 R A Un DDR par groupe de départs reliés à la même prise de terre permettant de limiter la coupure au seul groupe en défaut. Ph1 Ph2 Ph3 N PE La NF C autorise un temps maximal de déclenchement de 5s pour les circuits de distribution. Coupure au 1 er défaut d isolement R A Concerne les ouvrages alimentés par le réseau de distribution publique BT

65 8) Protection contre les chocs électriques: 8.3.2) 2)LeSchéma TN: Principes: Ledéfaut est équivalent à un court circuit Ph N etpermet d utiliser les protections contre les surintensités. coupure au 1 er défaut par protection contre les surintensités concerne les ouvrages alimentés par un transformateur MT/BT privé nécessite des prises de terre uniformément réparties dans toute l installation 2 types de schémas peuvent être déployés: LeschémaTN C : qui permet une économie à l installation est interdit dans les locaux à risques incendie ainsi que pour les équipements du traitement de l information Le schéma TN S: est utilisé pour des sections de câbles faibles permet de disposer d un PE non pollué (locaux informatiques)

66 8) Protection contre les chocs électriques: 8.3.2) 2)LeSchéma TN: Schéma TN C: Schéma TN S: Ph1 Ph2 Ph3 PEN Ph1 Ph2 Ph3 N PE

67 8) Protection contre les chocs électriques: 8.3.3) 3)LeSchéma IT: Principes: interconnexion et mise à la terre des masses assure la continuité de service en exploitation 1 er défaut d isolement Détecté et signalé par le Contrôleur Permanent d Isolement Ph1 Ph2 Ph3 N PE Entrainant obligatoirement la recherche et lélimination l élimination du défaut CPI 2 ème défaut d isolement Coupure par protection contre les surintensités Lorsque le 2 ème défaut d isolement est très faible, la protection des personnes contre les contacts indirects est réalisée par DDR Concerne les ouvrage alimentés par un réseau MT/BT privé

68 8) Protection contre les chocs électriques: 8.4) 4)Critères de choixdes SLT: Sur le plan de la protection des personnes, les 3 SLT sont équivalents si l on respecte les règles de déploiements et d exploitation. Ce sont les impératifs réglementaires, de continuité de service, de conditions d exploitation, de nature du réseau et des récepteurs qui déterminent le ou les types de schémas les plus judicieux. Nature du réseau Conseillé Nature des récepteurs Conseillé Réseau étendu avec mauvaise prise de terre TN Récepteurs sensibles aux courants de défauts IT Réseau avec courants de fuite importants TN Récepteurs monophasés Ph N TT, TN S Réseau avec lignes aériennes extérieures TT Récepteurs à risques (palans, convoyeurs, ) TN

69 9) Degrés de protection des enveloppes matériels: 9.1) 1)Le code IP: Codification spécifié par la NF C et la CEI : I P C1 C2 X X C1: protection conte les corps étrangers C2: protection contre les liquides 0 Non protégé 0 Non protégé 1 50mm 1 Gouttes d eau verticales 2 12,5mm 2 Gouttes d eau (15 d inclinaison) 3 2,5mm 3 Pluie 4 1mm 4 Projection d eau 5 Protégé contre les poussières 5 Projection à la lance 6 Etanche aux poussières 6 Projection puissante à la lance 7 Immersion temporaire 8 Immersion prolongée

70 9) Degrés de protection des enveloppes matériels: 9.2) 2)Le code IK: Codification spécifié par CEI : I K C1 C1: protection conte les impacts mécaniques sur toutes les faces (Joules) 01 0, , , , ,